단일구의 침강속도 결과

목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

1. Abstract
이번 실험은 정지된 유체 속에서의 구의 움직임을 통해 항력계수와 레이놀즈수의 관계를 알아보는 것이 목표이다. 이를 알아보기 위해 직경이 다른 두 구를 밀도와 점도가 다른 두 용액에 떨어뜨려 그 움직임을 관찰하였다. 물과 에탄올-글리세린 1:1 용액의 온도를 측정하고 비중병과 점도계를 이용해 질량을 측정하여 밀도와 점도를 계산했다. 직경이 다른 구를 떨어뜨려 길이를 아는 두 눈금 사이를 지나는 시간을 측정하여 종말속도를 계산하고 이를 항력계수 식에 대입하여 실제 항력계수 값을 계산했다.(Table 4) 각 실험에서의 레이놀즈수를 계산하여 레이놀즈수의 범위에 따른 항력계수 식을 이용해 이론적인 항력계수 값을 구해(Table 6) 실제 항력계수와 비교하여 그래프를 그렸다.(Figure 9) 이를 원래의 레이놀즈수-항력계수 그래프(Figure 10)와 비교한 결과, 전체적인 경향성은 유사하나 실제로 계산한 항력계수가 이론적인 항력계수보다 높게 측정되었고, 이는 종말속도 측정 당시 측정된 시간의 정확도가 떨어진 것이 원인이라고 판단하였다.

2. Experiment
구의 밀도를 계산하기 위해 직경이 각각 1cm, 0.5cm인 구의 질량을 측정했다. (Figure 1, 2)
각 용액의 점도를 측정하기 위해 Ostwald 점도계에 15ml씩 채취하여 주입한 후 두 눈금을 지나는 시간을 측정하여 점도를 계산했다. (Figure 6)
측정한 데이터를 통해 실험 당시 온도인 에서 물의 밀도와 점도를 참고하여 에탄올-글리세린 용액의 상대밀도와 상대점도를 계산하였다.
메스실린더에 물과 에탄올-글리세린 용액을 각각 1610ml씩 넣어주었다. (Figure 7)
메스실린더에 담긴 용액의 표면에 가까이 직경이 각각 1cm, 0.5cm인 구를 가져다놓고 떨어트렸다. 이때 구의 속도가 빨라 육안으로 확인하기 힘들었기 때문에 초시계와 구의 운동을 슬로우 모션 영상으로 동시에 촬영하였다. (Figure 8)

참고 자료

2021년 3학년 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
안전보건공단 화학물질정보 (에탄올, 글리세린)
네이버 지식백과 (두산백과, 물리학백과, 물백과사전, 화학용어사전, 해양과학용어사전)
환경용어연구회, 환경공학용어사전, 성안당, 1996. 4.
세화 편집부, 화학대사전, 2001. 5. 20.
James O. Wilkes (3rd edition), “Fluid Mechanics for Chemical Engineers”, 2018, p. 194-197
www.researchgate.net/figure/Drag-coefficient-versus-Reynolds-number_tbl1_270754361